Е. С. Рылов

Молодёжный научно-исследовательский лагерь «Геофизик»

Летом 2015 г. сотрудниками Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН совместно с преподавателями, аспирантами и студентами Камчатского государственного универ- ситета им. Витуса Беринга (КамГУ), Камчатского филиала Геофизической службы РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова в рамках пятого Молодежного научно-исследовательского лагеря «Геофи- зик-15» были начаты исследования на Больше-Банных термальных источниках. Данные исследо- вания являются продолжением работ, начатых в Налычевской долине в 2010 г. (1,2, 3, 7, 8, 11–13). Основной целью работы лагеря являлись комплексные геолого-геофизические исследова- ния Больше-Банных термальных источников. В процессе исследований в 2015 г. решались следующие научные и образовательные задачи: критический анализ геолого-геофизической изученности Больше-Банных термальных источников; организация режимных наблюдений на территории Больше-Банных термальных источников; усо- вершенствование методики комплексных геофизических исследований; изучение геологического строения, структурной позиции, эволюции Больше-Банных термальных источников; усовершенст- вование методики комплексных геофизических исследований; получение студентами, выпускника- ми и аспирантами профессиональных навыков в организации, технике и методике проведения поле- вых комплексных геофизических исследований на локальных геологических объектах и обработке полученных данных. Для выполнения поставленных задач были объединены финансовые средства КамГУ им. Витуса Беринга и Министерства спорта и молодежной политики Камчатского края, современ- ные аппаратурные базы ИВиС ДВО РАН и КамГУ им. Витуса Беринга, а также был использован оригинальный опыт предыдущих исследований термальных площадок, расположенных в пределах гидротермальных систем Камчатки (1, 2, 3, 7, 8, 11–13). Больше-Банные термальные источники известны со времени посещения их С. П. Краше- нинниковым в 1737–1740 гг. Они расположены на надпойменной террасе левого берега р. Банной и представлены 24 группами термопроявлений на термальной площади около 1,5 км. Здесь насчи- тывается более 500 кипящих, бурлящих и фонтанирующих источников, иногда – с гейзерным ре- жимом. В большинстве своём они сосредоточены в значительные группы. В окрестностях есть и много рассеянных выходов термальных вод, а также грязевые котлы. Стенки отдельных грифонов и площадки вокруг них покрыты гейзеритом. О некогда более мощной деятельности этих источников свидетельствуют мощные плиты гейзерита, обнажающиеся над водой вдоль берега р. Банной. Хи- мический состав воды источников преимущественно сульфатно-натриевый с общей минерализаци- ей 0,7–1,4 г/л, с содержанием кремнекислоты до 300 мг/л. В составе спонтанного газа преобладают азот и СО2. В воде и в гейзерите присутствуют в незначительных количествах бор и мышьяк. Рельеф района среднегорный, относительные превышения вершин над долиной 600–700 м, крутизна склонов до 35°. Гидрографическая сеть довольно густа, основной водной артерией явля- ется р. Банная, берущая начало на северо-восточных отрогах хр. Балаганчик. Наиболее значитель- ными притоками на участке работ является: руч. Зубья, Малый ключик и руч. Белый и Табуретка. Долина р. Банной на описываемой территории имеет ассиметричный поперечный профиль. Правый склон долины преимущественно вогнутый, левый – выпуклый; сочленение склонов с дном долины плавное. Река довольно сильно меандрирует, тяготея преимущественно к правому склону долины. Ширина русла от 3 до 10 м, глубина потока от 0,2 до 1,5 м, скорость течения до 2 м/с. Климат района носит муссонный характер, формируясь летом под воздействием тихоокеан- ского летнего муссона (действие восточных и северо-восточных ветров), зимой – зимнего муссона (действие западных и северо-западных ветров). Зима в районе длительная (до 7 месяцев) с устой- чивым снежным покровом до 2,5 м. Продолжительность лета 2,5 месяца (с июля до половины сен- тября). Количество выпадающих в год осадков в среднем составляет 750 мм. Следует сказать, что район Больше-Банного месторождения термальных вод, как и большая часть Камчатки, находится в области избыточного увлажнения, что благоприятствует питанию водоносных толщ и формирова- нию подземных вод. На территории Больше-Банных термальных источников были выполнены сейсморазведоч- ные исследования методом преломленных отраженных волн, электроразведочные исследования ме- тодами ВЭЗ, ЕП, ЧЗ и МТЗ, геомагнитные, термометрические исследования, α и γ-съемка. Все измерения выполнялись современными приборами, которыми располагают КамГУ им. Витуса Беринга и Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Привязка точек и опре- деление высоты производилась с помощью портативной навигационной системы Garmin GPSmap 60C. Геомагнитная съемка включала измерение абсолютного значения полного вектора магнитной индукции Земли с помощью протонного магнитометра G-856 АХ и магнитной восприимчивости с помощью каппаметра КТ-6. Электроразведочные работы выполнены с помощью аппаратуры ЭРП-1. Для тепловой съемки использовался термометр Digital Thermometer Model 2455. Сейсморазведоч- ные работы выполнялись 52-канальной телеметрической сейсморазведочной системой ТЕЛСС-3 (Геосигнал, Россия). Источником упругих колебаний была кувалда. Аудио-магнитотеллурические зондирования выполнялись с помощью станции МТU-5А производства канадской фирмы «Phoenix Geophysics Ltd». На территории Больше-Банных источников были проведены исследования методом аудио- магнитотеллурического зондирования по профилю протяженностью 1 600 м. Шаг между пункта- ми зондирования варьировал от 100 м в центральной части до 600 м на периферии. Регистрация магнитотеллурического поля осуществлялась в диапазоне частот от 1-1000 Гц с помощью станции МТU-5А производства канадской фирмы «Phoenix Geophysics Ltd». Измерительная установка для регистрации электрического поля состояла из пяти слабополяризующихся электродов и двух элек- троизмерительных линий длиной около 50 м каждая. Линии располагались крестообразно в направ- лениях Север-Юг и Запад-Восток. Для измерения вертикальной и двух горизонтальных составляю- щих геомагнитного поля применялись магнитные датчики, установленные в специальной треноге. Продолжительность записи менялась от 10 до 22 часов в зависимости от удаления пунктов наблю- дения друг от друга. Обработка полевого материала выполнялась с помощью программ SSMT2000 и MTEdit, которые позволяют получить кривые кажущегося удельного сопротивления в двух ортогональных направлениях. По полученным кривым построены псевдоразрезы, характеризующие электропро- водность среды на качественном уровне. Дальнейшая работа с данными аудио-магнитотеллурического зондирования предполагает проведение 2D-инверсии кривых и получение количественных оценок электропроводности иссле- дуемого района. Помимо геофизических исследований, на территории Больше-Банных источников были про- ведены геологические исследования доцентом кафедры географии, геологии и геофизики, к. г.-м. н. Иваном Фёдоровичем Делеменем, старшим преподавателем кафедры географии, геологии и гео- физики, к. г.-м. н. Виктором Ильичом Андреевым и ведущим инженером кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, к. г.-м. н. Виолеттой Валерьевной Шаниной. Целью исследований являлось уточнение строения зон разгрузки термальных вод на Боль- ше-Банной гидротермальной системе и Больше-Банном месторождении термальных вод. Задачи исследований: – маршрутные геолого-геоморфологические и гидрогеологические наблюдения зон разгруз- ки термальных вод; – отбор проб термальных вод и газов для лабораторных исследований их состава; – отбор образцов горных пород для лабораторных исследований их состава; – измерение температуры источников и других термопроявлений. Основным результатом выполненных маршрутных наблюдений является выявление хорошо выраженной в рельефе земной поверхности грабенообразной структуры растяжения над одной из продуктивных трещинных зон, формирование которой обусловлено развитием процессов сдвиже- ния недр вследствие продолжающейся эксплуатации скважины № 16, используемой для отопления зданий, расположенных на территории месторождения. Уточнена связь местоположения термальных источников со строением системы разрывных нарушений. Выполнено изучение строения отмершего гейзера, действовавшего несколько десятилетий назад в долине р. Банной. Отобранные пробы переданы в аналитические лаборатории для выполнения химических анализов. Часть результатов уже получена. Так, например, в пробе газа № А4-15, отобранного из газирующего термального озерка, установлено преобладание азота и диоксида углерода при пони- женном содержании кислорода, что свидетельствует о небольшой степени смешения поступающего из недр газа с атмосферным воздухом. В пробе газа выявлено содержание гелия, молекулярного водорода, метана и следы других углеводородов. Выполнены измерения температуры всех термальных источников на изученной территории с привязкой их пространственного положения с помощью определения GPS-координат. На Больше-Банных термальных источниках были подробно исследованы разнообразные проявления термальных вод (кипящие источники, горячие озера, редкие грязевые котлы), измере- ны температура (от 30 до 98 °С) и рН (от 3,7 до 10,5), отобраны пробы воды и донных осадков для последующего определения химического состава. В лабораторных условиях для донных осадков термальных источников будут определены: минеральный, гранулометрический и микроагрегатный состав, влажности нижнего и верхнего предела пластичности, число пластичности, показатель кон- систенции. Во время полевых работ были подробно исследованы скальные обнажения коренных пород (от андезитов до риолитов) с подробным описанием, замером элементов залегания и отбором образ- цов (точки ВБС) для последующего определения комплекса физических и физико-механических свойств пород: плотности грунта ρ и его твердой компоненты ρs, общей пористости n, открытой пористости no, водопоглощения Wв, гигроскопической влажности Wg, скоростей прохождения упругих волн (продольных Vρ и поперечных Vs в сухом состоянии и продольных Vpв в водонасыщенном состоянии), магнитной восприимчивости ϒ, прочности на одноосное сжатие Rc. Кроме этого был проведен отбор образцов керна (40 кг) (точки ВБК) для определения выше описанного комплекса изучения свойств скальных грунтов, для оценки изменения состава, строения и свойств пород под воздействием гидротермальных процессов. Во время работы Молодежного научно-исследовательского лагеря «Геофизик-15» большое внимание уделялось подготовке студентов, выпускников и аспирантов КамГУ им. Витуса Беринга к самостоятельным исследованиям в условиях проведения полевых работ. Освоение методов полевых исследований, практическая работа в экспедиции дали возмож- ность молодым исследователям участвовать в формировании фактологической базы современной науки, что позволило им в той или иной степени определить направления самостоятельной научной и практической деятельности. Вместе с тем, полевые исследования позволили участникам экспедиции овладеть не только комплексом специальных теоретических знаний и практических компетенций в соответствии с из- бранной специальностью, но и научиться быстро адаптироваться к новым условиям жизни, быть своего рода профессионалами, способными находить общий язык с представителями любых соци- альных групп: профессиональных, возрастных, статусных. Во время проведения лагеря особое внимание уделялось организации деятельности, направ- ленной на налаживание контактов равного статуса; включение в совместную деятельность при на- личии экстраординарной цели; безоценочное принятие каждого члена экспедиции как уникальной личности; создание атмосферы позитивного интереса к индивидуальным различиям при акцентиро- вании общечеловеческих ценностей. В ходе работы лагеря применялись программы общекультурного тренинга, направленного на осознание самого себя индивидуальностью и представителем группы, было организовано воз- действие на участников с целью формирования позитивной социальной идентичности через методы активного социально-психологического обучения. Технология работы с участниками лагеря-экспе- диции включала упражнения с сюжетно-ролевыми играми, инсценировками, групповыми дискус- сиями. Изучаемые Больше-Банные термальные источники представляют собой легкодоступный объект для различных 4D-съёмок, которые интенсивно развиваются в настоящее время в гидротер- мальных районах (15, 16). В результате выполненных в 2015 г. исследований получены новые данные о строении Боль- ше-Банной гидротермальной системы. Студенты, выпускники и аспиранты КамГУ им. Витуса Беринга получили профессиональ- ные навыки в организации, технике и методике проведения полевых комплексных геолого-геофи- зических исследований на локальных геологических объектах. Лагерь явился естественным по- лигоном для развития не только профессиональных навыков, но и личностной зрелости молодых исследователей и способствовал налаживанию адекватных связей между его участниками. 1. Масуренков Ю. П., Комкова Л. А. Геодинамика и рудопроявление в купольно-кольцевой структуре вулканического пояса. М. : Наука, 1978. 273 с. 2. Мельникова А. В., Рылов Е. С. Комплексные геофизические исследования локальных термальных объектов Юго-Восточной Камчатки // XIII Уральская молодежная научная школа по геофизике. Сб. докл. Ека- теринбург : ИГф УрО РАН, 2012. С. 134–136. 3. Мельникова А. В., Рылов Е. С., Шульженкова В. Н., Берсенева Н. Ю. Комплексные геофизические исследования в районе скважины ГК-5 (Карымшинская геотермальная система) // Мат. IX регионал. молодеж. конф. «Исследования в области наук о Земле». 1–2 декабря 2011 г. Петропавловск-Камчатский : ИВиС ДВО РАН, 2011. С. 185–201. 4. Набоко С. И., Луговая И. П., Загнитко В. Н. Изотопный состав кислорода и углерода в современных травертинах и гейзеритах Камчатки // Минералогический журнал. 1999. Вып. 21. № 5/6. С. 33–39. 5. Новограбленов П. Т. Налычевские и Краеведческие горячие ключи на Камчатке. Беседы по теорети- ческим основам и практическому применению комплексных геолого-геофизических исследований // Известия русского географического общества, 1929. С. 285–297. 6. Пийп Б. И. Термальные ключи Камчатки. М. ; Л. : Изд-во Академии наук СССР, 1937. С. 268. 7. Рашидов В. А., Мельникова А. В. Геомагнитные исследования термальной площадки «Котел» (Налы- чевская гидротермальная система, Камчатка) // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гео- физических полей : Мат. 38-й сессии Международ. научн. семинара им. Д. Г. Успенского. Пермь, 24–28 января 2011 г. Пермь : ГИ УрО РАН, 2011. С. 254–256. 8. Рашидов В. А., Фирстов П. П. Молодежные научно-исследовательские лагеря «Геофизик-10» и «Геофизик-12» в природном парке «Налычево» (Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. Вып. 20. № 2. С. 208–213. 9. Рашидов В. А., Фирстов П. П., Делемень И. Ф. Молодежные научно-исследовательские лагеря «Гео- физик» в Природном парке «Налычево» (Камчатка) // Мат. II школы-семинара «Гординские чтения», Москва, 21–23 нояб. 2012 г. М. : ИФЗ РАН, 2012. С. 173–178. 10. Рашидов В. А., Федорченко И. А., Делемень И. Ф. и др. Изучение термальных площадок Налычев- ской гидротермальной системы летом 2012 г. // Мат. регионал. конф. «Вулканизм и связанные с ним процессы», посвящ. Дню вулканолога, 29–30 марта 2012 г. Петропавловск-Камчатский : ИВиС ДВО РАН, 2013. С. 187–198. 11. Старовойтов А. В. Интерпретация данных георадиолокационных наблюдений. М. : МГУ, 2008. 192 с. 12. Трухин Ю. П., Эрлих Э. Н., Цветрова В. В. Гидротермальный метаморфизм и вопросы структурной локализации Больше-Банного и Паратунского месторождений гидротерм // Окончат. отчет, фондовый материал. 70 с. 13. Фирстов П. П., Рашидов В. А., Мельникова А. В. и др. Ядерно-геофизические исследования в При- родном парке «Налычево» (Камчатка) // Вестник КРАУНЦ. Сер.: Науки о Земле. 2011. № 1. Вып. 17. С. 231–240. 14. Фирстов П. П., Рашидов В. А., Мельникова А. В. и др. Комплексные геофизические исследования в Природном парке «Налычево» (Камчатка) в 2010 году // Мат. регионал. конф. «Вулканизм и связанные с ним процессы»... 2011. C. 112–116. 15. Firstov P. P., Rashidov V. A., Melnikova A. V., Shulzhenkova V. N. Geomagnetic and nucleargeophysical investigations of thermal travertine areas in the Nalychevo hydrothermal system, Kamchatka // 7th biennual workshop on Japan-Kamchatka-Alaska subduction processes: Mitigating risk through international volcano, earthquake, and tsunami science, JKASP-2011. Petropavlovsk-Kamchatskiy : IVIS DVO RAN P. 294-297. 16. Glyn W.-J., Rymer H., Mauri G. et al. Toward continuous 4D microgravity monitoring of volcanoes // Geophysics. 2008. V. 73. № 6. P. WA19–WA28. 17. Sugihara M., Ishido T. Geothermal reservoir monitoring with a combination of absolute and relative gravimetry // Geophysics. 2008. V. 73. № 6. P. WA37–WA47.

Рылов Е. С. Молодёжный научно-исследовательский лагерь «Геофизик» // «В путь за непознанным...» : материалы XXXIII Крашенник. чтений / М-во культуры Камч. края, Камч. краевая науч. б-ка им. С. П. Крашенинникова. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - С. 207-211.